2014, Vol. 16
急性肺损伤(ALI)是指各种直接或间接因素 所致的肺泡上皮细胞及毛细血管内皮细胞损伤，大 量蛋白液体积聚造成急性肺水肿，导致严重的急性 呼吸衰竭，影像学表现是两肺渗出性病变，氧合指 数(动脉氧分压PaO2/吸入氧分数FiO2)<300 [1] 。急 性呼吸窘迫综合征(ARDS)是ALI发展至严重阶段 的表现，氧合指数小于200。ALI基本可分为两个 阶段：第一阶段是早期渗出期，表现为肺泡损伤， 微血管损伤后肺水肿，Ⅰ型肺泡上皮细胞坏死，炎 症细胞聚集，炎症介质释放；第二阶段是纤维增生 期，主要是成纤维细胞增生，Ⅱ型肺泡上皮细胞 增生，肺组织修复重塑 [2] 。国内的儿科重症监护网 络的一项前瞻性研究表明，危重病人的ARDS发病 率是2.7％，病死率为44.8％ [3] 。在这一系列的病理 生理变化中，人们已发现一些相关的评估指标，可以有效评估ALI/ARDS病情和预测病死率，如细 胞及基质损伤标志物、炎症反应标志物、增生纤 维化标志物、凝血级联反应标志物等。利用这些 指标可以判断疾病进展，为指导后续治疗提供依 据。本文将对此作如下综述。
肺为人体呼吸的重要器官，由肺内的各级 支气管、肺泡、血管及淋巴管等组成。肺泡表 面有一层完整的上皮，包括Ⅰ型肺泡上皮细胞 (AECⅠ)和Ⅱ型肺泡上皮细胞(AECⅡ)两种上 皮细胞。相邻肺泡之间的薄层结缔组织为肺泡间 隔。细胞外基质(ECM)是肺泡间隔的主要结构 成分。
AECⅠ扁平而较薄，易受损伤，覆盖了肺泡 95%的表面积，是进行气体交换的部位。无增殖 能力，损伤后由AECⅡ增殖分化补充。AECⅠ在肺 损伤病理过程中的作用逐渐被认识，如参与肺水 肿形成、肺泡及间质纤维蛋白沉积，并影响ALI与 ARDS的转归与愈后 [4] 。
晚期糖基化终末产物受体(RAGE)是一种 多配体受体，属于细胞表面分子免疫球蛋白超家 族成员。RAGE是一种AECⅠ相关性蛋白，并与 AECⅡ转分化有关。其主要有两种形式：第一种 为全长RAGE，又称膜RAGE，包括膜外域、跨膜 域、膜内域；第二种是可溶性RAGE，缺乏跨膜 域，分泌到胞外，充当诱饵受体。正常情况下， RAGE在肺部高表达，在其他部位低表达。RAGE 位于AECⅠ基底侧细胞膜，ALI时AECⅠ发生凋 亡或坏死，可在ALI患者的肺水肿液和血浆中发 现RAGE高表达，且肺水肿液中的表达水平显著 高于血浆 [5] 。RAGE对于新生小鼠生后肺发育以及 维持肺稳态方面具有重要作用，RAGE的过表达 会增加肺泡细胞凋亡，抑制细胞增殖 [6] 。在LPS 诱导的急性肺损伤动物模型中，应用重组可溶性 RAGE，可抑制肺内中性粒细胞聚集、肺毛细血管 渗出和炎症因子TNF-α释放，对ALI发挥保护作 用 [7] 。也有研究显示，在败血症及肺炎链球菌性肺 炎的动物模型中，RAGE单抗可改变与炎症相关的 Socs3及与NF-κB通路相关的Tnfaip3、Malt-1等基 因的表达，从而发挥保护作用 [8] 。
AECⅡ可分泌表面活性物质以减少肺泡表面 张力，增加肺顺应性。肺表面活性物质由90%脂 质和10%蛋白组成。在ALI/ARDS急性期，肺泡 上皮受损，肺表面活性物质的生成明显减少，肺 泡渗出液中的蛋白质破坏表面活性物质，促进ALI 病情进展。
SP-A、SP-B、SP-C和SP-D是目前已发现的 4种表面活性物质相关蛋白，对维持正常的肺生 理功能和宿主防御具有重要的作用，其中SP-A 和SP-D也具有先天的局部免疫功能。疏水性的 SP-B、SP-C与磷脂密切相关，可促进上皮细胞分 泌表面活性物质，加强降低张力的作用。与人工 合成的仅含脂质的表面活性剂相比，从动物提取的含SP-B、SP-C的表面活性物质作用更强。早产 儿由于肺表面活性物质分泌不足，生后不久出现 进行性呼吸困难、发绀等急性呼吸窘迫症状，称 为新生儿RDS。SP-A尤其是SP-A的两种基因变 异体SP-A1、SP-A2和SP-D的基因多态性与RDS 的发生密切相关，ARDS时血清及支气管肺泡灌洗 液(BALF)中SP-A(SP-A1/SP-A2)和SP-D水平 升高 [9] 。血清SP-D水平可作为儿童患支气管肺炎 后急性肺损伤的标志物 [10] 。补充肺表面活性物质 是治疗新生儿RDS特异性方法，但目前临床使用 的肺表面活性物质如固尔苏、珂立苏等都不含亲 水性的SP-A、SP-D，利用肺表面活性物质联合重 组SP-D治疗新生儿RDS值得进一步研究[11]。
肺上皮细胞膜糖蛋白KL-6属于黏蛋白家族 成员，其主要表达于AECⅡ表面。当AECⅡ受 损或增生时，血清以及BALF中可检测到KL-6。 ARDS患者血清和上皮衬液中KL-6的水平可反映 AECⅡ损伤程度，而作为预后评估的指标，尤其 是ARDS早期上皮衬液中高水平KL-6提示预后不 良 [12] 。Determann等 [13] 研究发现，与正常人相比， ALI/ARDS患者血清KL-6的基线水平较高，采用 低潮气量通气的保护性通气疗法可使随着时间而 增加的SP-D、KL-6水平降低。但间质性肺疾病的 患者KL-6水平也会升高，说明这种细胞损伤的标 志物不具有特异性。
Clara细胞是指主要衬覆于远端细支气管的非 纤毛、非黏液分泌细胞，具有活跃的分泌、增殖 分化等多种生物学特性；Clara细胞分泌蛋白是由 Clara细胞分泌的蛋白，包括CC10、CC16等，具 有免疫抑制、抗炎症、抗纤维化、抗肿瘤等多种 生物活性 [14] 。
CC16是上皮细胞损伤的标志物，与心源性肺 水肿患者相比，ALI/ARDS患者血浆以及肺水肿液 中的CC16水平均较低，所以其可用来区分肺水肿 来源，但是CC16与病死率无关 [15] 。动物ALI模 型示气管内滴入重组人型CC10可减轻肺损伤， 提高肺顺应性等 [14] 。此外，呼吸机相关肺炎的患 者血浆中高水平的Clara细胞分泌蛋白可确诊ALI/ ARDS [16] 。总的来说，Clara细胞分泌蛋白在ALI/ ARDS中作为生物标志物的作用还需要更大规模的 研究。
细胞色素b5是一种广泛分布于各种生物的微 粒体及线粒体外膜中的氧化还原膜蛋白。Menoret 等 [17] 利用大鼠吸入金黄色酿脓葡萄球菌肠毒素成 功模拟人体ALI发病过程，并发现细胞色素b5表 达于小支气管上皮，吸入金黄色酿脓葡萄球菌肠 毒素造成ALI后BALF中细胞色素b5减少，所以 细胞色素b5的降低也预示ALI的发病。
肺内皮细胞层构成了肺泡-毛细血管屏障的 主要部分，可产生一系列调节血管及止血的因子。 在ALI进程中，一些内皮衍生止血因子水平升高。 血管假性血友病因子(vWF)主要由内皮细胞合成， 是血管内皮细胞受损相对敏感的指标。许多研究 发现，ALI患者血浆高水平的vWF与高病死率相关。 少数研究称血浆vWF水平不能预测ALI的发病， 但是更多的研究表示ALI早期肺水肿液和血浆中 vWF的水平与临床预后相关 [2] 。
肺细胞外基质的作用是支撑上皮和血管内皮 细胞的结构，ECM合成与降解失衡可促进肺泡结 构重建，其相互作用直接影响肺损伤和纤维修复 的过程。ECM包括胶原、糖蛋白和蛋白聚糖。 层粘连蛋白是一种细胞外蛋白质，分布于细胞膜 上，对细胞粘着、生长、分化、上皮细胞的再生 和修复具有重要作用。Katayama等 [18] 的研究显 示，ALI/ARDS患者血清和肺水肿液中的层粘连蛋 白γ2片段水平升高。Urich等 [19] 发现层粘连蛋白 α3的缺失可导致肺部胶原蛋白Ⅰ的增加，从而对 机械性通气所致的肺损伤具有保护作用。
弹性蛋白是细胞外基质另一重要的蛋白，它赋 予肺组织以弹性。当肺基质受损时，弹性蛋白释 放含锁链素的小片段，可在血清、BALF和尿液中 被检测到。尿液中高水平锁链素与ALI患者病死 率相关 [20] 。
促炎和抗炎的细胞因子在败血症、肺炎、休克、 胰腺炎等导致的ALI中均发挥重要作用 [21] ，表明 细胞因子可促进肺或全身炎症反应。ALI既是全身 炎性反应在肺部的表现，也是机体正常炎性反应 过度的结果。通过比较血清和BALF中的细胞因子，可发现BALF中的某些细胞因子作用更加明显， 说明炎症介质具有肺源性 [2] 。在炎症反应中，促炎 性介质(白介素IL-1β、肿瘤坏死因子TNF-α、 IL-6、IL-8)和抗炎性介质(IL-1ra、IL-10、IL- 13)处在平衡、失衡相互对立统一的变化之中， 提示两者的变化有助于更清楚地认识ALI/ARDS的 发病机制。
TNF-α是ALI发展中重要的细胞因子。 TNF-α可激活内皮细胞活化，导致肺水肿，在 ARDS患者血清和BALF中可检测到TNF-α水平 升高 [22] 。有多中心研究却发现，两者之间缺乏紧 密的关联性，这可能与检测物的来源和选取的时 间点有关，同时也可能与可溶性TNF-α受体Ⅰ、 Ⅱ有关，其可与TNF-α结合，降低其生物活性。 虽然ALI患者BALF中TNF-α水平升高，但可溶 性TNF受体升高更为明显，提示预后不良 [2] 。目 前认为，TNF-α与可溶性TNF-α受体比值和肺 损伤程度直接相关，但对病死率预测价值不大。
IL-1β是由活化的巨噬细胞分泌的细胞因子。 在ALI早期，IL-1β在血浆、BALF和水肿液中 水平均升高。一些小型研究表明血浆及BALF中 IL-1β水平的持续升高与预后不良相关。虽然ALI 患者BALF中IL-1β水平明显升高，但同样存在 高水平的天然拮抗剂IL-1ra，表明两者在肺部炎症 方面存在相互对立统一的作用 [23] 。IL-1β/IL-1Ra 可决定IL-1β的效用。ALI患者的BALF中IL-1β 也可通过前列腺素E2/环氧合酶2依赖性机制，刺 激成纤维细胞分泌肝细胞生长因子(HGF)，从 而促进上皮细胞修复 [24] ，但此作用是否有利，还 有待于进一步研究。
ALI/ARDS患者的血浆和BALF中IL-6、IL-8 的高水平提示预后不良，且病死率较高 [4] 。ARDS 死亡者IL-6、IL-8水平较高。BALF中IL-8水平与 肺顺应性呈负相关，与SOFA评分呈正相关 [25] 。 虽然IL-6可激活促炎症反应和抗炎症反应两个过 程，但主要是促炎作用。IL-6/可溶性IL-6受体 (sIL-6R)越高，死亡风险越大[2]。肺保护性通气 策略多中心临床研究表明，低潮气量机械通气可 保证足够的气体交换，降低BALF中细胞因子及中 性粒细胞数，改善预后。
IL-10可通过抑制Th1分化和中性粒细胞活性， 下调趋化因子，抑制NF-κB活性等发挥抗炎症作 用。多中心试验表明血浆中IL-10水平升高与预后 呈正相关 [26] 。IL-13可由Th1、Th2细胞分泌，可 抑制抗炎症因子的表达和NF-κB的活性，还可上 调另一抗炎物质IL-1Ra。除了这些抗炎细胞因子， 还存在一些内源性抗炎可溶性受体及其他一些可 结合促炎细胞因子从而降低其生物活性，调节促 炎及抗炎两者平衡的物质。
ALI/ARDS恢复期需修复损伤的肺泡及血管结 构。肺损伤的增生阶段形成了一个蛋白质丰富的 环境，作为细胞再生的临时基质。Ⅱ型细胞沿着 肺泡隔膜再生，标志着增生阶段的开始。
角质细胞生长因子(KGF)、肝细胞生长因子 (HGF)是AECⅡ有效的分裂素。KGF对新生肺 发育具有重要作用。它是成纤维细胞生长因子家 族的一员，由间质细胞分泌。然而，KGF的受体 仅存在于上皮细胞，所以其为上皮细胞的标志。 KGF可特异性地作用于上皮细胞，有益于上皮细 胞增生，包括提高细胞活性，修复损伤，增加蛋白， 减少凋亡以及释放自分泌因子 [27] 。中性粒细胞抑 制因子和KGF的突变融合蛋白NKM可减轻博来 霉素所致的肺损伤及其他间质肺纤维化 [28] 。多种 细胞均可分泌HGF，如中性粒细胞、巨噬细胞、 内皮细胞和成纤维细胞，因此HGF是一种无特异 性的分裂素。HGF可保护细胞免受DNA损害以及 促进细胞运动。两者水平的升高均提示预后较差 [2] 。
血管内皮生长因子(VEGF)在肺部不仅仅促 进细胞分裂，而且对血管通透性也起重要作用。肺 部的许多细胞，如AECⅡ、肺泡巨噬细胞和中性 粒细胞，均可释放VEGF。实验动物模型中急性过 量表达VEGF会导致肺水肿。VEGF可促进新生大 鼠肺发育以及损伤修复，高氧暴露可减少新生大鼠 肺内VEGF的蛋白及mRNA表达 [29] 。阻断VEGF 信号通路可影响新生大鼠生后肺发育，采用VEGF 基因疗法可保护大鼠肺发育免受高氧刺激 [30] 。有研究示VEGF及其受体(VEGFR)、血管生成素 在血管生成和维持血管通透性上发挥重要作用。可 溶性VEGFR2和血管生成素2可作为危重患者ALI 的标志物，并与ALI/ARDS患者的预后相关 [31] 。
ALI可发生明显的肺动脉内纤维蛋白沉积， ALI肺泡腔中纤维蛋白形成和降解均增加，同时伴 有纤维蛋白原衍生纤维蛋白肽A和D-二聚体升高。 在凝血级联反应过程中，肺泡主要通过组织因子经 替代途径活化，虽然ALI患者组织因子水平升高， 但并不能评估预后 [23] 。蛋白C是一种主要在肝脏 合成的维生素K依赖的抗凝物质。纤溶酶原活化 抑制物1(PAI-1)可由内皮细胞、上皮细胞、巨 噬细胞及成纤维细胞分泌。ALI患者血浆和BALF 中蛋白C较低，PAI-1水平升高，两者与病死率升 高有关 [4] 。此外，儿童ALI患者体内PAI-1水平升 高不仅与高病死率相关而且提示预后较差，血浆 中高水平的PAI-1可反映纤溶系统受损[34]。所以 PAI-1可作为提示ALI患者预后的指标。
生物系统是一个功能多样、多元素选择性作 用的系统。目前还有利用干细胞、呼出气体冷凝液、 基因多态性、基因表达研究、蛋白质组学和代谢 组学等多种方法，更好地了解ALI/ARDS的发病机 制及预测损伤严重程度和相关预后。由于每一种 标志物本身都存在一定的局限性，联合临床指标 和生物标志物要比某一单独的标志物更有利于诊 断ALI并预测病死率 [35] ，为使这些标志物对临床 诊断有价值，有必要开展进一步的深入研究。
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